中山市暴雨重現(xiàn)期的淹沒分布

楊一秋，莫麗

（北京師范大學(xué)，北京100875）

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中山市暴雨重現(xiàn)期的淹沒分布

楊一秋，莫麗

（北京師范大學(xué)，北京100875）

摘要：在沿海城市中，每年均有暴雨內(nèi)澇災(zāi)害，嚴重的影響了人們的生活，甚至造成財產(chǎn)的損失和人員的傷亡。本文以中山市為研究對象，借助所在城市的暴雨強度公式和徑流量模型，通過提取4種重現(xiàn)期下的暴雨淹沒情形，模擬不同暴雨重現(xiàn)期的淹沒分布，實現(xiàn)暴雨內(nèi)澇的危險性評估。

關(guān)鍵詞：暴雨；重現(xiàn)期；積水量；淹沒高程

1研究區(qū)概況

中山市位于廣東省中南部，珠江沿海偏南的西、北江下游三角洲出海處，北接廣州市番禺區(qū)和順德區(qū)，西鄰江門市逢江區(qū)和珠海市斗門區(qū)，東南連接珠海市，東隔珠江口伶仃洋與深圳市和香港特別行政區(qū)相望。

全境均在北回歸線以南，處于低緯度地帶，屬亞熱帶季風(fēng)氣候類型，光熱照射時間充足，降雨充沛。每年由夏季風(fēng)帶來大量水汽，是主要的降水來源，年平均降水量為 1875.3毫米，降水量共達 29.18億立方米，西江和北江流經(jīng)該市的磨刀門、橫門、洪奇瀝總水量1497億立方米。

2研究方法

2.1中山市暴雨強度公式

中山市的暴雨強度公式根據(jù)2010年 1月 1日公布實施的《中山市城市規(guī)劃標準與準則》，對城市排水系統(tǒng)和防洪工程中，所采用中山市暴雨強度公式［4］。公式如下：

該強度公式中，q代表暴雨強度（L/S·ha），t表示降雨歷時（min），p為設(shè)計重現(xiàn)期（年），利用該公式，可以計算研究區(qū)域各個重現(xiàn)期下的暴雨強度。但暴雨強度公式q的單位是L/S·ha，i的單位是 mm/min，通過計算轉(zhuǎn)換，兩者間的關(guān)系如下：

0.006q=i或q=166.67i

2.2徑流量模型

根據(jù)中山市規(guī)劃設(shè)計院的關(guān)于城市徑流的設(shè)計標準，中山市徑流量模型如下：

其中：A為綜合徑流系數(shù)，在中山市設(shè)計標準中取值為0.3；q為設(shè)計暴雨強度，其單位為 L/S·ha；F代表匯水區(qū)的面積，其單位為 ha。通過該徑流模型，獲取中山市的徑流量數(shù)據(jù)。

3不同重現(xiàn)期下的積水深度

本文主要根據(jù)不同重現(xiàn)期的降水情況，計算出各個重現(xiàn)期的淹沒高程，模擬中山市暴雨內(nèi)澇的淹沒情形。城市內(nèi)澇主要是因短時間內(nèi)降水無法及時排出，造成地面的積水，也就是說，相同降水量的情況下，暴雨歷時越長，給予雨水排出的時間就越充足，暴雨的危險性就??；暴雨歷時越短，雨水排出的時間就越少，暴雨的危險性越大。為了統(tǒng)一度量暴雨內(nèi)澇的危險程度，需要對暴雨的歷時進行限定。考慮到較短歷時的降水，發(fā)生內(nèi)澇的可能性較大，本文對所有重現(xiàn)期的時長，均設(shè)定為1小時，即 1小時的降雨時長下，推算出 3年、5年、10年、50年四種暴雨重現(xiàn)期下的淹沒分布。

對重現(xiàn)期的降水數(shù)據(jù)一般通過兩種途徑獲取，即歷史數(shù)據(jù)的獲取或暴雨公式的推斷。對歷史數(shù)據(jù)的獲取，由于記錄數(shù)據(jù)樣本少和統(tǒng)計的口徑不一，所以對重現(xiàn)期的確定有較大的困難。而暴雨公式推斷方面，中山市根據(jù)歷年的降水情況，設(shè)計了暴雨強度公式，根據(jù)該公式可以推斷出不同重期期下的降雨量，在 1小時降雨時長下（見圖1），中山市面臨 1年一遇的時暴雨量為 46.93毫米，10年一遇的時暴雨量為 70.23毫米，暴雨量隨著重現(xiàn)期的加長而增加，當斜率為 1時，重現(xiàn)期為10.149，所以可以近似認為，暴雨重現(xiàn) 10年（含）以下的，暴雨量隨著重現(xiàn)期的增加而增加，其暴雨量增長的速率是遞增的，重現(xiàn)期 10年以上的，暴雨量隨著重現(xiàn)期的增加而增加，其暴雨量增長的速率呈遞減的態(tài)勢。

圖1

4不同重現(xiàn)期暴雨淹沒分布

通過對中山市地理高程進行水流方向、匯、分水嶺三種水文分析工具的提取，獲得較為符合實際的淹沒地形?；跓o源淹沒的思路，即相同的降雨量下，地勢低洼的地方，危險性大，提取各個重現(xiàn)期的淹沒分布。主要考慮暴雨歷時和降水強度兩個影響因子，為了統(tǒng)一量綱，假定在1小時的降水歷時下，通過中山市的暴雨強度公式，計算出不同重現(xiàn)期下的總降水量。在獲得總降水量后，對降水流出部分，則是根據(jù)中山市徑流量模型，即總降水量減去流出量后，獲得積水量。根據(jù)總積水量為：

式中，V代表積水量，單位為 L/S，根據(jù)徑流公式（2-4），A系數(shù)取值為 0.3，總積水量 V=0.7×q×F。

獲得總的積水量后，對單位進行轉(zhuǎn)換后，采用 Arcgis的3D分析工具“等體積法”，模擬內(nèi)澇淹沒深度。凡是高程低于水值的柵格，都看成是受淹沒的區(qū)域，所有低于高程的洼地都可能發(fā)生內(nèi)澇。為此，運用 3D分析中的 AREA AND VOLUME工具，對經(jīng)過分水嶺處理的高程圖進行計算，倒推各重現(xiàn)期下的淹沒面積和淹沒高程，凡低于高程值的，均可能淹沒。由此得出不同重現(xiàn)期下的淹沒分布。將不同重現(xiàn)期下的積水深度，進行疊加，按各個重現(xiàn)期時行分類，生成了暴雨重現(xiàn)期分級圖（見圖 2），同時也反映了中山市暴雨內(nèi)澇的風(fēng)險情況。風(fēng)險顏色最淺呈片狀分布的為主河道或水系?？偟膩碚f，呈點狀分布的為淹沒區(qū)域。主要淹沒區(qū)集中在西南部的板芙、神灣地帶，北部片區(qū)的民眾、港口、阜沙、開發(fā)區(qū)地帶，中部的主城區(qū)、沙溪、橫欄等地帶。隨著重現(xiàn)期的增加，南部的坦洲地帶也出現(xiàn)了積水現(xiàn)象，但中南部由于地勢較高，發(fā)生內(nèi)澇積水的可能性不大。

圖2

5結(jié)語

中山市由于地勢較低，常年受暴雨的影響明顯，一旦發(fā)生較大的暴雨（重現(xiàn)期 10年以上），整個區(qū)域?qū)⒊霈F(xiàn)大面積的內(nèi)澇，各個鎮(zhèn)區(qū)應(yīng)加強暴雨內(nèi)澇的排水應(yīng)急工作，特別是三大易水浸區(qū)域，在暴雨多發(fā)季節(jié)，要密切關(guān)注各個水浸洼地，防止出現(xiàn)因內(nèi)澇造成的大量廠房設(shè)備損失和道路水浸車損失。

參考文獻

［1］固央.僑商創(chuàng)業(yè)成為經(jīng)濟建設(shè)的一支勁旅 中山：偉人故里 僑鄉(xiāng)旗幟［J］.新商務(wù)周刊，2013（22）：84-85.

［2］姚國偉，林本海，劉軍.中山市區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造與巖土工程特性分析［J］.廣州建筑，2011，39（01）：17-26.

［3］中山市近56年降水的時空變化特征［J］.廣東氣象，2013，35 （5）：24-28.

［4］張宗彩.中山市中心城區(qū)雨污分流工程規(guī)劃污水量預(yù)測方法［J］.世界華商經(jīng)濟年鑒·城鄉(xiāng)建設(shè)，2013，（05）.

［5］張犁.城市洪水分析與模擬的 GIS方法研究［J］.地理學(xué)報，1995，地理學(xué)報，1995（S1）：76-84.

中圖分類號：P426.62

文獻標識碼：ADOI編號：10.14025/j.cnki.jlny.2016.13.072

作者簡介：楊一秋，北京師范大學(xué)，在讀碩士研究生，研究方向：自然災(zāi)害管理。